Què fa que els segells de goma s’endureixin?

Com a material elàstic de polímer, el cautxú pot endurir -se durant el seu ús, donant lloc a una disminució del rendiment i afectant la vida útil del producte. Hi ha moltes raons per les quals els segells de goma s’endureixen, inclosos els factors físics, químics, ambientals i tecnològics. A continuació, hi haurà una anàlisi en profunditat de molts aspectes com ara canvis d’estructura de reticulació, mecanismes d’envelliment, influències de fórmules, factors ambientals i tecnologia de processament.

El mecanisme d’enduriment dels segells de goma

Les raons essencials per l’augment de la duresa dels segells de goma inclouen principalment:

1. Augment del grau de reticulació: la vulcanització continua i la densitat de reticulació augmenta, cosa que restringeix el moviment del segment de la cadena de cautxú i endureix el material.

2. Pèrdua de plasticitat: la migració o la volatilització de substàncies moleculars baixes com els plastificants i els suavitzants fa que el cautxú perdi la seva flexibilitat.

3. Degradació de la cadena molecular: la cadena principal de molècules de goma es trenca, donant lloc a danys a l'estructura de la xarxa elàstica, que es manifesta com a canvi de duresa.

4.

El principal factor d’influència de l’enduriment dels segells de goma

Canvis en l'estructura de reticulació

El grau de reticulació de la vulcanització del cautxú té un efecte significatiu en la seva duresa:

· Sobrebació: el temps o la temperatura de vulcanització és massa elevat, donant lloc a una densitat de reticulació superior al valor òptim, fent que el cautxú es faci dur, trencadís i perdi la seva flexibilitat.

· Vulcanització secundària (post-curació) En un entorn a alta temperatura, el cautxú continua patint reaccions de reticulació per augmentar la duresa, com ara una mica de cautxú de silicona i cautxú de fluor mostrarà un fenomen d’enduriment a temperatures altes a llarg termini.

· L’agent de vulcanització excessiva del sistema de vulcanització, els agents de vulcanització excessius (com el sofre, el peròxid i la resina) formaran massa enllaços reticulats, donant lloc a cautxú dur.

· Els sistemes de vulcanització (com els enllaços monosulfur, els enllaços disulfur i els enllaços de polisulfur) amb diferents tipus d’enllaços reticulats tenen diferents efectes sobre la duresa del cautxú i els enllaços disulfur i els enllaços monosulfur són més durs que els enllaços de polisulfur.

Mecanisme d’envelliment

L’envelliment és una de les principals causes d’enduriment dels segells de goma i els factors d’envelliment habituals inclouen:

(1) Envelliment tèrmic-oxidatiu

· Alta temperatura afavorirà la reacció d’oxidació entre les molècules d’oxigen i de goma, provocant que la cadena molecular trenqui o augmenti la densitat de reticulació, donant lloc a la rigidesa del segell de goma.

· Reaccions típiques de l’envelliment tèrmic-oxidatiu: R-H + O2 → R-O-O-H (peròxid) RH + O _2 → ROOH (peròxid) El peròxid es descompon encara més, que afavoreix la reticulació oxidativa i endureix el segell de goma.

(2) Envelliment de l'ozó

· L’ozó pot trencar els dobles enllaços insaturats de cautxú, fent que formi enllaços creuats oxidatius i millorar la duresa. Per exemple, el cautxú amb enllaços dobles, com NR, SBR, BR, etc., és susceptible a l’ozó.

(3) envelliment ultraviolat

La radiació UV desencadena una reacció radical lliure que accelera la reticulació oxidativa i endureix els segells de goma. En particular, els productes de cautxú que s’utilitzen a l’aire lliure, com ara segells i pneumàtics, es tornaran durs i trencadissos quan s’exposen a la llum del sol durant molt de temps.

(4) Envelliment hidrolític

· El grup de goma que conté èster (-COO-) o grup amida (-conh-), com el cautxú de poliuretà (PU) i el cautxú de neoprè (CR), és propens a la hidròlisi en un entorn humit i calent, fent que la goma sigui dura o pulveritzada.

(5) envelliment de la radiació

Els raigs d’alta energia com la radiació nuclear i els raigs X poden provocar el trencament o la reticulació de les cadenes moleculars de goma, canviant així la seva duresa. Per exemple, els productes de cautxú de les indústries aeroespacials i nuclears han de ser considerades especialment per a les formulacions de protecció contra la radiació.

Factors de formulació

Els diferents components de la formulació de cautxú tenen un impacte important en la variació de la duresa:

Efecte dels farcits

· Negre de carboni de carboni negre de carboni El negre (per exemple, N220, N330) pot augmentar la duresa, mentre que el negre de carboni de baixa estructura (per exemple, N550, N660) té menys efectes sobre la duresa.

· El farcit de Sio₂ té un fort efecte de reforç, que pot provocar cautxú dur, especialment l'efecte de reticulació del grup hidroxil de silici en condicions humides.

· Els càrrecs inorgànics com el carbonat de calci, el talc, l’argila, etc., massa augmentarà la rigidesa del cautxú i augmentarà la duresa.

Efecte dels plastificants/suavitzants

· Plasticizers volatilitzen o migren com l’oli de parafina, l’oli naftènic, el DOP (ftalat de dioctil), etc., que pot migrar o volatilitzar-se després d’utilitzar-se a llarg termini, provocant que la goma perdi la suavitat i es faci dur.

· Els suavitzants degraden alguns plastificadors d’èster que es descomponen a temperatura alta o condicions hidrolítiques, endurint el cautxú.

Efectes dels antioxidants

· Tipus antioxidants com TMQ, 6PPD, etc., poden retardar eficaçment l’envelliment tèrmic i oxidatiu i evitar que el cautxú s’endureixi.

· Consum antioxidant que es fa un ús a llarg termini, l’antioxidant s’esgota gradualment i la velocitat d’envelliment s’accelera, augmentant la duresa.

L’impacte del sistema de reticulació

· Selecció del sistema de vulcanització

El sistema de vulcanització de peròxids és més difícil que el sistema de vulcanització de sofre;

El sistema de vulcanització de la resina és fàcil de fer que el cautxú s’endureixi;

L’ús d’un sistema vulcanitzat amb alta densitat de reticulació accelerarà l’enduriment.

· Dosi d'accelerador

Massa accelerador pot provocar per vulcanització, enduriment de la goma;

Un accelerador insuficient comportarà una vulcanització insuficient i una baixa duresa, però pot continuar sent reticulada i endurida en la fase posterior.

Factors ambientals

· La temperatura afecta la temperatura de transició del vidre (TG) de cautxú en un entorn a baixa temperatura, donant lloc a un esquerdament dur i fins i tot trencadís de materials, com l’augment de la rigidesa de NR i SBR a temperatures baixes.

· La humitat afecta la hidròlisi o la reticulació de certes gomes com PU, CR, EVA, etc. En un entorn humit, de manera que la duresa augmenta.

· El contacte químic amb productes químics com àcids, àlcalis, olis, dissolvents, etc., provocarà canvis en l'estructura química de la goma, augmentant la seva duresa.

Factors tecnològics

· La barreja desigual de càrregues i agents vulcanitzants pot comportar una densitat de reticulació desigual a les zones locals, que es manifesta com a duresa anormal.

· Temps de vulcanització Temps de control El temps de vulcanització massa temps pot provocar una sobrevulcanització, cosa que augmenta la duresa del cautxú.

· StoreAgeexposició inadequada a temperatures elevades, oxigen i ozó durant molt de temps pot provocar una reticulació o un envelliment de la goma, donant lloc a la rigidesa.